Linux 下使用 SCons 编译 C 代码和 ARM Compute Library

叶坚

2023-12-01

在 Linux 环境下开发 C 代码，感觉写 Makefile 比较麻烦，尤其是源文件比较多的情况下，经常找不到文件或者库，编译出错；发现一个比较好的工具，SCons ，可以自动的分析依赖关系，使用简单方便。

SCons 特点：

SCons: A software construction tool - SCons

SCons 是一个开源软件构建工具。SCons 被视为是经典 Make 程序的改进的跨平台替代者，具有类似于 autoconf/automake 和编译器缓存（如 ccache）的集成功能。简而言之，SCons 是一种更简单、更可靠、更快速的软件构建方式。

配置文件是 Python 脚本——使用真正的编程语言的力量来解决构建问题。
为 C、C++ 和 Fortran 内置可靠、自动的依赖关系分析——不再需要“makedepend”或“make clean”来获取所有依赖关系。通过用户定义的其他语言或文件类型的依赖性扫描程序，依赖性分析很容易扩展。
内置支持 C、C++、D、Java、Fortran、Yacc、Lex、Qt 和 SWIG，以及构建 TeX 和 LaTeX 文档。通过用户定义的构建器可轻松扩展其他语言或文件类型。
从源代码和/或预构建目标的中央存储库构建。
对 Microsoft Visual Studio 的内置支持，包括生成 .dsp、.dsw、.sln 和 .vcproj 文件。
使用 MD5 签名可靠地检测构建更改；对传统时间戳的可选、可配置支持。
支持并行构建——比如 make -j ，但无论目录层次如何，都可以同时运行 N 个作业。
集成类似 Autoconf 的支持，用于查找#include 文件、库、函数和 typedef。
所有依赖项的全局视图——不再需要多次构建传递或重新排序目标来构建所有内容。
能够在缓存中共享构建文件以加速多个构建——例如 ccache，但适用于任何类型的目标文件，而不仅仅是 C/C++ 编译。
专为跨平台构建而设计，可在 Linux、其他 POSIX 系统（包括 AIX、BSD 系统、HP/UX、IRIX 和 Solaris）、Windows 7/8/10、MacOS 和 OS/2 上运行。

安装scons：

现在安装很方便，可以直接在Linux 的终端窗口敲入命令：

apt install scons

root@maixsense:~# scons -h
usage: scons [OPTION] [TARGET] ...

SCons Options:
  -b, -d, -e, -m, -S, -t, -w, --environment-overrides, --no-keep-going,
  --no-print-directory, --print-directory, --stop, --touch
                              Ignored for compatibility.
  -c, --clean, --remove       Remove specified targets and dependencies.
  -C DIR, --directory=DIR     Change to DIR before doing anything.
  --cache-debug=FILE          Print CacheDir debug info to FILE.
  --cache-disable, --no-cache
                              Do not retrieve built targets from CacheDir.
  --cache-force, --cache-populate
                              Copy already-built targets into the CacheDir.
  --cache-readonly            Do not update CacheDir with built targets.
  --cache-show                Print build actions for files from CacheDir.
  --config=MODE               Controls Configure subsystem: auto, force,
                                cache.
  -D                          Search up directory tree for SConstruct,
                                build all Default() targets.
  --debug=TYPE                Print various types of debugging information:
                                count, duplicate, explain, findlibs, includes,
                                memoizer, memory, objects, pdb, prepare,
                                presub, stacktrace, time, action-timestamps.
  --diskcheck=TYPE            Enable specific on-disk checks.
  --duplicate=DUPLICATE       Set the preferred duplication methods. Must be
                                one of hard-soft-copy, soft-hard-copy,
                                hard-copy, soft-copy, copy
  --enable-virtualenv         Import certain virtualenv variables to SCons
  -f FILE, --file=FILE, --makefile=FILE, --sconstruct=FILE
                              Read FILE as the top-level SConstruct file.
  -h, --help                  Print defined help message, or this one.
  -H, --help-options          Print this message and exit.
  -i, --ignore-errors         Ignore errors from build actions.
  -I DIR, --include-dir=DIR   Search DIR for imported Python modules.
  --ignore-virtualenv         Do not import virtualenv variables to SCons
  --implicit-cache            Cache implicit dependencies
  --implicit-deps-changed     Ignore cached implicit dependencies.
  --implicit-deps-unchanged   Ignore changes in implicit dependencies.
  --interact, --interactive   Run in interactive mode.
  -j N, --jobs=N              Allow N jobs at once.
  -k, --keep-going            Keep going when a target can't be made.
  --max-drift=N               Set maximum system clock drift to N seconds.
  --md5-chunksize=N           Set chunk-size for MD5 signature computation to
                                N kilobytes.
  -n, --no-exec, --just-print, --dry-run, --recon
                              Don't build; just print commands.
  --no-site-dir               Don't search or use the usual site_scons dir.
  --profile=FILE              Profile SCons and put results in FILE.
  -q, --question              Don't build; exit status says if up to date.
  -Q                          Suppress "Reading/Building" progress messages.
  --random                    Build dependencies in random order.
  -s, --silent, --quiet       Don't print commands.
  --site-dir=DIR              Use DIR instead of the usual site_scons dir.
  --stack-size=N              Set the stack size of the threads used to run
                                jobs to N kilobytes.
  --taskmastertrace=FILE      Trace Node evaluation to FILE.
  --tree=OPTIONS              Print a dependency tree in various formats: all,
                                derived, prune, status, linedraw.
  -u, --up, --search-up       Search up directory tree for SConstruct,
                                build targets at or below current directory.
  -U                          Search up directory tree for SConstruct,
                                build Default() targets from local SConscript.
  -v, --version               Print the SCons version number and exit.
  --warn=WARNING-SPEC, --warning=WARNING-SPEC
                              Enable or disable warnings.
  -Y REPOSITORY, --repository=REPOSITORY, --srcdir=REPOSITORY
                              Search REPOSITORY for source and target files.

准备源文件：

这是一个在 R329 的 Armbian 21.08.0-trunk Bullseye with bleeding edge Linux 5.14.0-rc4-sun50iw11 环境下开发音频程序的代码，以此为例，硬件信息可参考：

MaixSense R329板开箱 - 音频视频测试_小手智联老徐的博客-CSDN博客

root@maixsense:~/audio_loop# ls

audio_loop.c          main.c               R329_Pys_control.h
audio_loop_data.c     linuxinit.c        R329_init.c
audio_loop.h          linuxinit.h        R329_init.h
audio_loop_private.h R329_alsa_audio.c          rtmodel.h
audio_loop_types.h    R329_alsa_audio.h          R329_Pys_control.c
R329_RTOS_header.h

创建 SConstruct 文件：

root@maixsense:~/audio_loop# nano SConstruct

GNU nano 5.4 SConstruct

Program('audio_loop',Glob('*.c'),
        LIBS=['m','asound','pthread','rt','dl'],
        CCFLAGS='-DSTACK_SIZE=64')

有多个 C 文件的时候，可以用 Glob('*.c') 来代替，LIBS 里添加需要链接的库的名称。

其中 LIBS 和 CCFLAGS 是 SCons 内置的关键字，它们的作用如下：

LIBS： 显示的指明要在链接过程中使用的库，如果有多个库，应该把它们放在一个列表里面。
CCFLAGS： 编译选项，可以指定需要的任意编译选项，如果有多个选项，应该放在一个列表中。

也可以指定文件路径：

CPPPATH：指定文件的路径，

LIBPATH： 链接库的搜索路径，多个搜索路径放在一个列表中。

如：库的搜索路径是 /usr/lib 和 /usr/local/lib，LIBPATH = ['/usr/lib', '/usr/local/lib']。

SCons 支持多种编译类型：

    Program： 编译成可执行程序，这是最常用的一种编译类型。
    Object： 只编译成目标文件。使用这种类型，编译结束后，只会产生目标文件。在 POSIX 系统中，目标文件以 .o 结尾，在 Windows 平台上以 .OBJ 结尾。
    Library： 编译成库文件。SCons 默认编译的库是指静态链接库。
    StaticLibrary： 显示的编译成静态链接库，与上面的 Library 效果一样。
    SharedLibrary： 在 POSIX 系统上编译动态链接库，在 Windows 平台上编译 DLL。

运行scons，编译链接产生可执行文件：

root@maixsense:~/audio_loop# scons -Q

gcc -o R329_Pys_control.o -c -DSTACK_SIZE=64 R329_Pys_control.c
gcc -o R329_alsa_audio.o -c -DSTACK_SIZE=64 R329_alsa_audio.c
gcc -o R329_init.o -c -DSTACK_SIZE=64 R329_init.c
gcc -o audio_loop.o -c -DSTACK_SIZE=64 audio_loop.c
gcc -o audio_loop_data.o -c -DSTACK_SIZE=64 audio_loop_data.c
gcc -o main.o -c -DSTACK_SIZE=64 main.c
gcc -o linuxinit.o -c -DSTACK_SIZE=64 linuxinit.c
gcc -o audio_loop R329_Pys_control.o R329_alsa_audio.o R329_init.o audio_loop.o audio_loop_data.o main.o linuxinit.o -lm -lasound -lpthread -lrt -ldl

其中，-Q 参数是减少编译时的由 scons 产生的冗余信息。

查看产生的文件：

root@maixsense:~/audio_loop# ls

audio_loop             main.c               R329_Pys_control.h
audio_loop.c          main.o               R329_Pys_control.o
audio_loop_data.c     linuxinit.c        R329_init.c
audio_loop_data.o     linuxinit.h        R329_init.h
audio_loop.h          linuxinit.o        R329_init.o
audio_loop.o          R329_alsa_audio.c          rtmodel.h
audio_loop_private.h R329_alsa_audio.h
audio_loop_types.h    R329_alsa_audio.o          SConstruct
R329_RTOS_header.h   R329_Pys_control.c

audio_loop 是产生的可执行文件。

查看产生的执行文件的信息：

root@maixsense:~/audio_loop# file audio_loop

audio_loop: ELF 64-bit LSB pie executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, BuildID[sha1]=***********, for GNU/Linux 3.7.0, not stripped

运行产生的执行文件：

root@maixsense:~/audio_loop# ./audio_loop

**** Starting audio loop ****

删除产生的文件：

root@maixsense:~/audio_loop# scons -c

scons: Reading SConscript files ...
scons: done reading SConscript files.
scons: Cleaning targets ...
Removed R329_Pys_control.o
Removed R329_alsa_audio.o
Removed R329_init.o
Removed audio_loop.o
Removed audio_loop_data.o
Removed main.o
Removed linuxinit.o
Removed audio_loop
scons: done cleaning targets.

编译 ARM Compute Library：

安装git：

sudo apt-get install git

下载 ARM Compute Library：

git clone https://github.com/Arm-software/ComputeLibrary.git

cd ComputeLibrary

如果需要特定的非最新版本，如：v18.05，执行下面的命令，

git tag -l

git checkout v18.05

安装scons

sudo apt-get install scons

cd ComputeLibrary

树莓派上编译 ARM Compute Library ：

scons Werror=0 -j2 debug=0 neon=1 opencl=0 os=linux arch=armv7a openmp=1 examples=0 asserts=0 build=native

Hikey960 上编译 ARM Compute Library，使用 opencl：

scons Werror=0 -j2 debug=0 neon=0 opencl=1 os=linux arch=arm64-v8a openmp=1 examples=0 asserts=0 build=native

把‘build’ 目录重命名为 ‘lib’。

在主机上交叉编译，

        armv7 target：
        sudo apt-get install g++-arm-linux-gnueabihf
        setenv('LINARO_TOOLCHAIN_AARCH32', '/usr/bin')

        armv8 target：
        sudo apt-get install g++-aarch64-linux-gnu
        setenv('LINARO_TOOLCHAIN_AARCH64', '/usr/bin')

scons Werror=0 -j8 debug=0 neon=1 opencl=0 os=linux arch=arm64-v8a openmp=1 cppthreads=1 examples=0 asserts=0 build=cross_compile

SCons 有更加复杂和灵活的应用，有待慢慢研究。

老徐，2022 / 5 / 25